五分钟搞懂 React Hooks 工作原理

2023-10-26

前言

Hooks 是 React 中比较火的一个概念，用过的小伙伴都说好。

但是, 在使用 Hooks 的时候，我们可能会有很多疑惑:

1. 为什么 useEffect 第二个参数是空数组，就相当于 ComponentDidMount ，只会执行一次？

2. 为什么只能在函数的最外层调用 Hook，不能在循环、条件判断或者子函数中调用？

3. 自定义的 Hook 是如何影响使用它的函数组件的？

4. Capture Value 特性是如何产生的？

今天这篇文章，不会讲解 Hooks 的概念和用法，而是会带你从零实现一个 tiny hooks，知其然知其所以然。

useState

最简单的 useState 用法是这样的：

function Counter() {
  var [count, setCount] = useState(0);


  return (
    <div>
      <div>{count}</div>
      <Button onClick={() => { setCount(count + 1); }}>
        点击
      </Button>
    </div>
  );
}

基于 useState 的用法, 我们尝试着自己实现一个 useState

实现一个 useState：

function useState(initialValue) {
  var state = initialValue;
  function setState(newState) {
    state = newState;
    render();
  }
  return [state, setState];
}

这时我们发现，点击 Button 的时候，count 并不会变化。

为什么呢？我们没有存储 state，每次渲染 Counter 组件的时候，state 都是新重置的。

自然我们就能想到，把 state 提取出来，存在 useState 外面。

var _state; // 把 state 存储在外面


function useState(initialValue) {
  _state = _state || initialValue; // 如果没有 _state，说明是第一次执行，把 initialValue 复制给它
  function setState(newState) {
    _state = newState;
    render();
  }
  return [_state, setState];
}

到目前为止，我们实现了一个可以工作的 useState，至少现在来看没啥问题。

接下来，让我们看看 useEffect 是怎么实现的。

useEffect

useEffect 是另外一个基础的 Hook，用来处理副作用，最简单的用法是这样的：

 useEffect(() => {
    console.log(count);
 }, [count]);

我们知道 useEffect 有几个特点：

1. 有两个参数 callback 和 dependencies 数组

2. 如果 dependencies 不存在，那么 callback 每次 render 都会执行

3. 如果 dependencies 存在，只有当它发生了变化， callback 才会执行

实现一个 useEffect

let _deps; // _deps 记录 useEffect 上一次的 依赖


function useEffect(callback, depArray) {
  const hasNoDeps = !depArray; // 如果 dependencies 不存在
  const hasChangedDeps = _deps
    ? !depArray.every((el, i) => el === _deps[i]) // 两次的 dependencies 是否完全相等
    : true;
  /* 如果 dependencies 不存在，或者 dependencies 有变化*/
  if (hasNoDeps || hasChangedDeps) {
    callback();
    _deps = depArray;
  }
}

到这里，我们又实现了一个可以工作的 useEffect，似乎没有那么难。

此时我们应该可以解答一个问题：

为什么第二个参数是空数组，相当于 componentDidMount ？

因为依赖一直不变化，callback 不会二次执行。

Not Magic, just Arrays

到现在为止，我们已经实现了可以工作的 useState 和 useEffect。

但是有一个很大的问题：它俩都只能使用一次，因为只有一个 _state 和一个 _deps。

比如

const [count, setCount] = useState(0);
const [username, setUsername] = useState('fan');

count 和 username 永远是相等的，因为他们共用了一个 _state，并没有地方能分别存储两个值。

我们需要可以存储多个 _state 和 _deps。

如《React Hooks: not magic, just arrays》所写，我们可以使用数组，来解决 Hooks 的复用问题。

代码关键在于：

初次渲染的时候，按照 useState，useEffect 的顺序，把 state，deps 等按顺序塞到 memoizedState 数组中。

更新的时候，按照顺序，从 memoizedState 中把上次记录的值拿出来。

如果还是不清楚，可以看下面的图。

let memoizedState = []; // hooks 存放在这个数组
let cursor = 0; // 当前 memoizedState 下标


function useState(initialValue) {
  memoizedState[cursor] = memoizedState[cursor] 
    || initialValue;
  const currentCursor = cursor;
  function setState(newState) {
    memoizedState[currentCursor] = newState;
    render();
  }
  return [memoizedState[cursor++], setState]; 
  // 返回当前 state，并把 cursor 加 1
}


function useEffect(callback, depArray) {
  const hasNoDeps = !depArray;
  const deps = memoizedState[cursor];
  const hasChangedDeps = deps
    ? !depArray.every((el, i) => el === deps[i])
    : true;
  
  if (hasNoDeps || hasChangedDeps) {
    callback();
    memoizedState[cursor] = depArray;
  }
  
  cursor++;
}

我们用图来描述 memoizedState 及 cursor 变化的过程。

1. 初始化

2. 初次渲染

3. 事件触发

4. Re-Render

到这里，我们实现了一个可以任意复用的 useState 和 useEffect。

同时，也可以解答几个问题：

Q：为什么只能在函数最外层调用 Hook？为什么不要在循环、条件判断或者子函数中调用？

A：memoizedState 数组是按hook定义的顺序来放置数据的，如果 hook 顺序变化，memoizedState 并不会感知到。

Q：自定义的 Hook 是如何影响使用它的函数组件的？

A：共享同一个 memoizedState，共享同一个顺序。

Q："Capture Value" 特性是如何产生的？

A：每一次 ReRender 的时候，都是重新去执行函数组件了，对于之前已经执行过的函数组件，并不会做任何操作。

真正的 React 实现

虽然我们用数组基本实现了一个可用的 Hooks，了解了 Hooks 的原理，但在 React 中，实现方式却有一些差异的。

React 中是通过类似单链表的形式来代替数组的。

源码地址：https://github.com/facebook/react/blob/5f06576f51ece88d846d01abd2ddd575827c6127/packages/react-reconciler/src/ReactFiberHooks.js#L336

通过 next 按顺序串联所有的 hook。

https://github.com/facebook/react/blob/5f06576f51ece88d846d01abd2ddd575827c6127/packages/react-reconciler/src/ReactFiberHooks.js#L477

type Hooks = {
  memoizedState: any, // 指向当前渲染节点 Fiber
  baseState: any, // 初始化 initialState， 已经每次 dispatch 之后 newState
  baseUpdate: Update<any> | null,// 当前需要更新的 Update ，每次更新完之后，会赋值上一个 update，方便 react 在渲染错误的边缘，数据回溯
  queue: UpdateQueue<any> | null,// UpdateQueue 通过
  next: Hook | null, // link 到下一个 hooks，通过 next 串联每一 hooks
}
 
type Effect = {
  tag: HookEffectTag, // effectTag 标记当前 hook 作用在 life-cycles 的哪一个阶段
  create: () => mixed, // 初始化 callback
  destroy: (() => mixed) | null, // 卸载 callback
  deps: Array<mixed> | null,
  next: Effect, // 同上
};

memoizedState，cursor 是存在哪里的？

如何和每个函数组件一一对应的？

我们知道，react 会生成一棵组件树（或Fiber 单链表），树中每个节点对应了一个组件。

hooks 的数据就作为组件的一个信息，存储在这些节点上，伴随组件一起出生，一起死亡。

以上就是全部内容，希望对大家有所启发。

最后

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